Хмарність. добовий та річний хід хмарності

 

Хмарністю, або кількістю хмар називається ступінь покриття небосхилу хмарами. Визначення хмарності проводиться візуально по десятибальній шкалі (від 0 до 10 балів). Абсолютно безхмарне небо відповідає 0 балам, а повне покриття неба хмарами - 10 балам. Відмітки 1, 2, 3 і т.д. означають, скільки десятих частин небосхилу покрито хмарами: 1/10, 2/10, 3/10 і т.д. При спостереженні за хмарністю записують загальну кількість хмар, яка включає в себе кількість хмар усіх ярусів, видимих у момент спостереження на небосхилі, а також кількість нижніх хмар. При цьому до нижніх хмар відносять і хмари вертикального розвитку. Вночі хмарність визначають за площею небосхилу, на якій не видно зірок. Визначення хмарності повинно проводитися завжди з одного і того ж самого відкритого пункту в районі метеорологічної станції.

Визначення форми хмар проводиться на підставі прийнятої міжнародної класифікації. Спостерігач визначає, до якого ярусу відносяться хмари, а потім уточнює основний рід і вид даної форми. При визначенні форми хмар керуються „Міжнародним атласом хмар”. При спостереженні над формами хмар недостатньо обмежуватися тільки визначенням їх у встановлений час. Спостерігач повинен в проміжках між термінами спостережень стежити за утворенням і видозміною хмар, встановлювати взаємозв’язок між хмарами різних ярусів і форм.

Добовий хід хмарності розрізнений для різного роду хмар. Шаруваті і шарувато-купчасті хмари частіше за все утворюються в ранні години, коли радіаційне вихолодження найбільше. В денні години під впливом сонячного прогрівання вони розсіюються. Хмари вертикального розвитку над континентами мають максимум після полудня, коли конвекція досягає найбільшого розвитку, а до вечора вони, зазвичай, руйнуються. Тому над континентами в теплу пору року, коли конвективні хмари переважають, спостерігається два максимуми: слабо виражений вранці і значний після полудня. В холодну пору року найбільш часто спостерігаються шаруваті хмари, максимум яких доводиться на ранні години. Над океанами конвекція розвивається вночі, тому добовий хід тут протилежний ходу на континентах.

Добовий хід хмарності може значно відхилятися від приведених типів залежно від місцевих умов. Наприклад, в горах в літню пору року вранці спостерігається безхмарна погода, а вдень, завдяки перенесенню водяної пари у верхні шари, хмарність збільшується. На берегах морів і океанів вдень хмарність зменшується.

Річний хід хмарності відрізняється великою різноманітністю в різних кліматичних зонах. Над Європейською територією максимум хмарності спостерігається пізньою осінню і взимку, коли найбільш розвинута циклонічна діяльність, а мінімум хмарності має місце влітку. Наприклад, в Харкові ( = 50°, = З6⁰14') максимум хмарності за середніми багаторічними даними спостерігається в грудні (8,4 бали), а мінімум - в серпні (4,3 бали). Над Східним Сибіром в зимову пору року, у зв’язку з наявністю тут баричного максимуму, хмарність найменша; в літній час, коли атмосферний тиск знижений, хмарність найбільша.

Над океаном у високих широтах найбільша хмарність спостерігається влітку, а найменша - взимку. Пояснюється це тим, що відносно тепле повітря влітку, рухаючись над більш холодною підстилаючою поверхнею океану, охолоджується, що приводить до утворення адвективних туманів і шаруватих хмар. В областях мусонного клімату максимум хмарності спостерігається влітку. В зимову пору року хмарність тут найменша.

 

5. індивідуальне завдання до самостійної роботи та проведення практичного заняття

 

1. Підготувати 7 - 10 різних комп’ютерних зразків хмар в форматі igp в електронному вигляді на інформаційному носії в режимі перегляду.

2. Опанувавши теоретичну базу, викладену вище, самостійно виконати завдання по визначенню видів, сімейств, форми хмар, їх характеристик, розбіжностей, належності до певного ярусу та ін. підготовлених зразків. Результати оформити у вигляді таблиці 1.

У разі виникнення суперечливих відповідей при виконанні індивідуального завдання основна рекомендована література:

[3] - стор. 230 – 245;

[4] - стор. 294 – 298.

 

 

Таблиця 1

Визначення хмар

 

№ п/п	№ зразка	Ярус, до якого належить хмара	Сімейство, до якого належить хмара	Форма хмари	Вид та різновид хмари	Позначення хмари за міжнародною класифікацією	Загальна характеристика

 

2. Для виконання п.4 розділу 6 Проведення практичного заняття є необхідним опрацювання матеріалу, що стосується процесів формування хмар, який винесений на самостійну роботу. Серед всього об’єму матеріалу слід особливо звернути увагу на процеси утворення:

- хмар теплової конвекції;

- шаруватих хмар;

- фронтальних хмарних систем,

а також на стислу інформацію щодо видозміни деяких форм хмар.

Для повноти та наочної демонстрації відповіді підготувати необхідні схеми (бажано в електронному вигляді). Можливо також використання відповідних схем, наведених в додатках (див. Додаток 1).

Основа рекомендована література з вищезазначенного питання:

[3] - стор. 245 – 255;

[4] - стор. 186 – 195; 300 – 307.

3. Для остаточної подготовки до практичного заняття роз’язати кросворд „Міжнародна класифікація хмар” (рис.15).

По вертикалі:

1. Білі тонкі хмари, що складаються з дуже дрібних хвиль, пластівців або брижів (хвилястий вид цих хмар призвів до появи терміну „небо у

 

				1									2
																				3
																						6
		9
									13

 

Рис. 15 Кросворд „Міжнародна класифікація хмар”

- означає дефіс в слові

баранчиках”; складаються з крижаних кристалів, опадів не дають (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються унаслідок хвильових і висхідних рухів у верхній тропосфері.

2. Щільні, розвинені по вертикалі хмари з білими куполоподібними вершинами і з плоскою сірою основою. Можуть бути у вигляді окремих рідких хмар або у вигляді значного скупчення, що закриває все небо. Вони складаються з крапель, опадів не дають, іноді з них можуть випадати окремі краплі дощу (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються головним чином в результаті потужних висхідних рухів повітря, що виникають за рахунок нерівномірного нагріву підстилаючої поверхні.

3. Мають вигляд білої або голубуватої тонкої однорідної пелени, іноді злегка волокнистої будови. Можуть сповіщати випадання дощу або снігу). Складаються з крижаних кристалів, опади не досягають землі (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються ці хмари в результаті адіабатичного охолодження повітря при його висхідному русі у верхній тропосфері в зонах атмосферних фронтів.

5. Білі щільні хмари з темними основами, що піднімаються у вигляді величезних пагорбоподібних мас. Вершини їх мають частіше волокнисту будову. Як правило спостерігаються у вигляді окремих рідких хмар, але можливо і їх скупчення. У нижній частині складаються з крапель, у верхній мають змішану і кристалічну структуру. Дають зливові опади, град (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються внаслідок охолодження повітря при висхідному русі при сильно розвиненій термічній або динамічній конвекції.

6. Спостерігаються в стратосфері на висотах від 22 до 30 км. У сутінки здаються такими, що світяться на темному небі. Іноді мають вид великих, але дуже легких висококупчастих сочевицеподібних хвиль завдовжки до 45-70 км. Забарвлені великими смугами і плямами різних кольорів (червоного, жовтого, зеленого та ін.). Увечері, по мірі занурення сонця за горизонт, їх забарвлення поступово блідне, світіння зникає, а з настанням ранкових сутінків вони знову починають світитися (вказати сімейство).

Підказка. Спостерігаються рідко, переважно в гірських країнах в полярних широтах взимку.

9. Забарвлення - від коричневого до сірого кольору. Видимі тільки в сутінки після заходу і перед сходом сонця, коли нижче розташований шар атмосфери занурений в земну тінь, а шар хмар освітлений прямими променями. Відносяться до стратосферних (вказати сімейство).

Підказка. Вони виникають на висотах 14-16 км в нижній стратосфері або поблизу субтропічної тропопаузи у вигляді тонких звивистих смуг; на окремих ділянках нагадують перисто-купчасті хмари. Спостерігаються рідко.

12. Сірі однорідні хмари, схожі на підведений над землею туман. Часто нижня їх поверхня буває розірваною, клочкуватою. Зазвичай, закривають все небо сірою пеленою, але іноді можуть спостерігатися у вигляді розірваних хмарних мас. Мають в основному краплинну, іноді змішану структуру. Опадів, як правило, не дають, іноді може випадати з них мряка або „рідкий” сніг (вказати сімейство).

Підказка. Основні причини утворення цих хмар: охолодження відносно теплого повітря при його русі над холодною поверхнею землі; радіаційне вихолодження нижнього шару повітря протягом ночі або декількох діб підряд; зволоження повітря опадами, що випадають з вище розміщених хмар; конденсація водяної пари в порівняно холодній повітряній масі над теплими водоймищами та ін.

13. Ці хмари в основному розташовуються в шарі атмосфери, що тягнеться від поверхні землі до висоти близько 2,5 км. Більшість хмар мають товщину шару від 200 до 800 м (вказати ярус).

По горизонталі:

4. Сірі хмари, що складаються з крупних гряд, пластин або пластівців, розділених просвітами, або які зливаються в суцільний сірий хвилястий покрив. Мають в основному краплинну, іноді змішану структуру, вкрай рідко кристалічну. Опади, як правило, з них не випадають, або слабкі і нетривалі (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються унаслідок хвильових рухів, що виникають в шарах інверсій або над підвітряним схилом підвищень, при розтіканні купчастих хмар.

7. Білі, іноді сіруваті або синюваті хмари у вигляді хвиль, що складаються з окремих пластин або пластівців. Зазвичай, ці пластини або пластівці розділені просвітами блакитного неба, іноді зливаються майже в суцільний шар. Мають переважно краплинну мікроструктуру, іноді змішану, рідше кристалічну. Опадів не дають (вказати сімейство).

Підказка. Причина утворення цих хмар - хвильові рухи на високо розташованих межах інверсії, на слабо нахилених фронтальних поверхнях та над гірськими перешкодами. Утворюються також при розтіканні потужних купчастих хмар.

8. Окремі білі волокнисті хмари, зазвичай, дуже тонкі і прозорі, але іноді з щільнішими або пластівчастими утвореннями. Мають кристалічну мікроструктуру. Опади, які з них випадають не досягають землі (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються в зоні атмосферних фронтів унаслідок охолодження повітря при висхідному русі. Можуть утворитися також з вершин купчасто-дощових хмар при їх руйнуванні.

10. Темно-сірий хмарний шар з розмитою основою, який під час опадів здається однорідним; в перервах між їх випадінням помітна неоднорідність і деяка хвилястість. Мають змішану структуру, рідше краплинну або кристалічну. Дають обложний дощ або сніг, іноді з перервами (вказати сімейство).

Підказка. Основний процесі утворення цих хмар - охолодження повітря при його висхідному русі вздовж похилої фронтальної поверхні поблизу лінії фронту.

11. Основа хмар знаходиться в межах від 2 до 6 км в помірних широтах, у полярних широтах вони лежать на висоті 2-4 км, а над тропіками висота основи може досягати 8 км. Потужність хмарного шару - в середньому від 200 до 1000 м (вказати ярус).

14. Сіра або синювата однорідна пелена хмар, злегка волокнистої будови. Як правило, ця пелена поступово закриває все небо. Можуть мати як змішану, так і кристалічну структуру, рідше краплинну. Опади, що з них випадають, влітку, як правило, не досягають землі, взимку навіть тонкі хмари, що просвічують, дають снігопади (вказати сімейство).

Підказка. Утворюються унаслідок охолодження повітря при його загальному похилому повільному висхідному русі.

15. Схожі на перисті або перисто-шаруваті хмари дуже тонкої ніжної структури. Відрізняються великою яскравістю, але повністю прозорі. Зірки просвічуються крізь них, не втрачаючи яскравості. Мають характерний шовковистий відлив і голубувато-білий (сріблястий колір). Спостерігаються тільки в літню половину року протягом сутінок (вечірніх або ранкових) при освітленні їх променями сонця, зануреного за горизонт на кут від 6 до 16°.

Підказка. Утворюються в мезопаузі (перехідний шар між мезосферою і термосферою) на висоті приблизно 82 км.

16. Висота нижньої основи таких хмар в помірних широтах складає 7-10км, інколи буває менше 6 км або більше 12 км, в тропіках досягає 7-18 км. В арктичних районах при низькій температурі повітря можуть розповсюджуватися до поверхні землі. Потужість хмар цього ярусу коливається в широких межах, від сотень метрів до декількох кілометрів (вказати ярус).